Einige Umweltkommentatoren sehen in KI das reale Äquivalent zu Erysichthon, dem mythischen griechischen König, der mit einem zerstörerischen, unersättlichen Hunger verflucht wurde.
Seiner Ansicht nach ist der Ressourcenbedarf dieser Technologie so enorm, dass ihre zunehmende Verbreitung zu einem sprunghaften Anstieg des Strombedarfs, einer Erschöpfung der Süßwasservorräte der Erde und einem deutlichen Anstieg der weltweiten CO₂-Emissionen führen wird. Wenn nichts dagegen unternommen wird, wird die KI den Klimawandel nur noch weiter beschleunigen.
Auf den ersten Blick wirkt das Argument durchaus überzeugend. Der Energiebedarf für den Betrieb von KI-Modellen ist nicht unerheblich.
Ein vom US-Energieministerium finanzierter Bericht prognostiziert, dass der Stromverbrauch der KI in den USA von derzeit einigen Dutzend Terawattstunden pro Jahr bis 2028 auf 165–326 Terawattstunden ansteigen könnte – genug, um etwa jeden fünften US-Haushalt mit Strom zu versorgen.
Betrachtet man die Daten jedoch genauer, so zeigen sie ein differenzierteres Bild. Die Auswirkungen der KI auf die Umwelt sind nicht nur relativ gering und dürften auch weiterhin überschaubar bleiben – insbesondere im Vergleich zu denen anderer Branchen –, sondern die Technologie hat auch das Potenzial, die Ursachen der globalen Erwärmung zu mindern.
Rechenzentren im Visier
Rechenzentren – das Rückgrat der digitalen Wirtschaft und der KI – geben besonders Anlass zur Sorge, vor allem wegen der enormen Mengen an Strom, die sie verbrauchen.
Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) könnte der Stromverbrauch von Rechenzentren bis 2030 um bis zu 15% pro Jahr steigen.
Ein weiteres Problem ist der Wasserverbrauch. Damit die Halbleiter nicht überhitzen, wird in Rechenzentren kontinuierlich Wasser durch häufig sehr große Kühlsysteme gepumpt. Die größten Rechenzentren verbrauchen täglich mehr als 20 Millionen Liter Wasser – so viel wie eine Stadt mit 50.000 Einwohnern an einem Tag.
Hinzu kommen die CO₂-Emissionen. Eine Studie der London School of Economics kommt zu dem Ergebnis, dass Rechenzentren derzeit jährlich rund 400 Millionen Tonnen CO₂ verursachen – und bis zum Ende des Jahrzehnts könnte sich dieser Wert auf eine Milliarde mehr als verdoppeln.
Dennoch ist die KI-Infrastruktur nicht so umweltschädlich, wie es die Schlagzeilen vermuten lassen. In der öffentlichen Debatte fehlen oft wichtige Hintergründe.
Zum einen ist der Energieverbrauch dieser Branche im Vergleich zu den meisten anderen eher gering. Eine Ausnahme bilden die USA, was nicht verwunderlich ist, da dort drei Viertel der weltweiten Rechenkapazität konzentriert sind. Laut der IEA wird in den Vereinigten Staaten mehr als die Hälfte des bis 2030 prognostizierten Anstiegs des Stromverbrauchs des Landes auf KI zurückzuführen sein.
Global betrachtet ergibt sich jedoch ein ganz anderes Bild. Weltweit entfällt auf Rechenzentren nur etwa 1% des gesamten Stromverbrauchs, und KI macht lediglich ein Viertel dieses Anteils aus. Und selbst wenn der Stromverbrauch der Rechenzentren im derzeitigen Tempo weiter steigt, werden sie der IEA zufolge in diesem Jahrzehnt nur etwa 10% zum Gesamtanstieg des Strombedarfs beitragen.
Bezeichnenderweise liegt dieser Wert unter dem Beitrag, der bis 2030 von der Elektromobilität, von Klimaanlagen und vielen anderen Wirtschaftszweigen erwartet wird (siehe Abbildung 1).
Auch ihr Wasserverbrauch hält sich offenbar in beherrschbaren Grenzen. Rechenzentren machen deutlich weniger als 1% des weltweiten Wasserverbrauchs aus, und auf KI-bezogene Anwendungen entfällt lediglich etwa ein Viertel davon.
Auch wenn diese Gesamtzahlen den Druck auf die Wasserversorgung verschleiern, der entsteht, wenn Rechenzentren in wasserarmen Regionen angesiedelt werden, lassen sich selbst dort Probleme durch eine vorausschauendere Planung und strengere Bau- und Genehmigungsvorschriften vermeiden.
Auch der CO₂-Fußabdruck von Rechenzentren sollte kein Problem darstellen.
Sie sind für etwa 0,5% der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich, wobei auf KI wiederum nur ein Bruchteil dieser Menge entfällt.
Insgesamt deutet dies darauf hin, dass der Beitrag der KI zu den Treibhausgasemissionen und damit auch zum Klimawandel überschaubar erscheint und nicht der Hauptgrund dafür ist, warum Regierungen und Regulierungsbehörden ihre Ausbreitung genau beobachten sollten.
Abb. 1 – Energiehungrig
Prognosen der IEA zum Wachstum des Strombedarfs zwischen 2024 und 2030 (in TWh)
Relativ vs. absolut
Nichts verdeutlicht dies besser als ein Vergleich des CO₂-Fußabdrucks der KI mit dem vieler alltäglicher Aktivitäten, die wir Menschen als selbstverständlich ansehen. Wenn wir reisen, essen oder Geräte nutzen, damit wir es im Winter warm und im Sommer kühl haben, verursachen wir weitaus höhere Emissionen als eine KI-Suchanfrage.
Um beispielsweise die gleiche Menge an CO₂ zu erzeugen wie bei der Herstellung und Zubereitung eines Rumpsteaks, müssten 617.000 KI-Abfragen über die Google-KI-Suchmaschine „Gemini“ durchgeführt werden. Ein Hin- und Rückflug in der Business Class von einer europäischen Stadt an die Westküste der USA verursacht hingegen genauso viel CO₂-Emissionen (3,8 Tonnen) wie 6.000 KI-Abfragen pro Tag über einen Zeitraum von 60 Jahren.
Nicht weniger wichtig bei der Bewertung des CO₂-Fußabdrucks der KI ist die Nutzung erneuerbarer Energien durch Rechenzentren.
Rechenzentren zählen zu den größten Abnehmern von sauberem Strom. Derzeit entfallen auf Rechenzentren mehr als 30% aller Strombezugsverträge. Dabei handelt es sich um langfristige Stromlieferverträge, bei denen Energieverbraucher vereinbaren, erneuerbaren Strom für einen Zeitraum von bis zu 20 Jahren zu vorab festgelegten Preisen zu beziehen. Je mehr sich Strombezugsverträge als Standard für Rechenzentren durchsetzen, desto eher ist zu erwarten, dass der ökologische Fußabdruck der KI kleiner statt größer wird.
Der Handabdruck der KI ist potenziell sehr groß. Die Technologie lässt sich nicht nur zur Entwicklung besserer Klimamodelle nutzen, sondern kann Unternehmen auch dabei helfen, Ressourcen effizienter einzusetzen und Abfall zu reduzieren.
Handabdruck vs. Fußabdruck
Ein weiterer Aspekt, der in der öffentlichen Debatte über den ökologischen Fußabdruck der KI oft außer Acht gelassen wird, ist die potenzielle Rolle dieser Technologie bei der Reduzierung von Emissionen. Bei intelligentem Einsatz kann KI ganzen Branchen dabei helfen, ihren CO₂-Fußabdruck zu verringern. Das gilt sogar für stark umweltbelastende, schwer zu dekarbonisierende Sektoren wie die Schwerindustrie, das Baugewerbe, die Landwirtschaft und den Verkehr.
Nehmen wir den Flugverkehr. Derzeit entfallen darauf etwa 3% der weltweiten Emissionen. Ein großer Teil der Klimabelastungen eines Flugzeugs entsteht durch Kondensstreifen – jene weißen, wolkenähnlichen Dampfschwaden, die von Düsentriebwerken ausgestoßen werden. Forschende haben jedoch herausgefunden, dass sich die Bildung solcher Kondensstreifen um mehr als die Hälfte reduzieren lässt, wenn KI eingesetzt wird, um Flugrouten vorherzusagen und zu vermeiden, auf denen sich langlebige Kondensstreifen bilden. Allein diese Anwendung kann das Treibhauspotenzial geschätzt um etwa 0,5% verringern, was möglicherweise den derzeitigen CO₂-Fußabdruck der KI selbst aufwiegt.
Die Fähigkeit der KI, Emissionen zu reduzieren, wird in der Umweltbranche als CO₂-Handabdruck einer Technologie bezeichnet. Als Gegenstück zum CO₂-Fußabdruck bezeichnet der „Handabdruck“ eine Technologie, deren flächendeckender Einsatz sich positiv auf die Treibhausgasemissionen auswirken kann. Der Handabdruck der KI ist potenziell sehr groß. Die Technologie lässt sich nicht nur zur Entwicklung besserer Klimamodelle nutzen, sondern kann Unternehmen auch dabei helfen, Ressourcen effizienter einzusetzen und Abfall zu reduzieren.
Damit sollen die Bedenken gegenüber KI generell nicht heruntergespielt werden.
Es ist wichtig, den Energieverbrauch der KI im Auge zu behalten. Nicht zuletzt, weil beispielsweise der zunehmende Einsatz autonomer KI-Agenten die Gefahr eines starken Anstiegs des Rechen- und Strombedarfs birgt.
Zudem lässt sich nicht mit Sicherheit sagen, ab wann Energieeffizienz zu einem wichtigen Aspekt der KI-Entwicklung werden wird. In einem Extremszenario, in dem die Investitionen und der Einsatz agentischer KI schneller zunehmen als erwartet, könnte der Stromverbrauch selbst die derzeit besten Prognosen übertreffen.
Klar ist jedoch auch, dass diese Technologie nicht dazu bestimmt ist, sich zu einem alles verschlingenden Ungeheuer zu entwickeln. Dank des Einsatzes erneuerbarer Energien und der Entwicklung effizienterer Stromnetze dürfte der CO₂-Fußabdruck der KI beherrschbar bleiben. Ebenso wichtig ist, dass – anders als beim tragischen König der griechischen Mythologie – ihre Stärke dazu genutzt werden kann, den Planeten zu schützen anstatt ihm zu schaden.
Von Viktoras Kulionis, Investment Manager & Senior Environmental Economist bei Pictet Asset Management
